一種繼電保護(hù)裝置動(dòng)作信息遠(yuǎn)程集中打印系統(tǒng)

張慶偉，錢俊鳳，王 彥，張薇薇，毛 強(qiáng)，婁方旭，韓勝國

(1.貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司貴陽供電局，貴州 貴陽 550001;2.貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司信息中心，貴州 貴陽 550001)

0 引言

根據(jù)繼電保護(hù)運(yùn)維工作的相關(guān)要求，當(dāng)繼電保護(hù)裝置保護(hù)發(fā)生動(dòng)作之后，運(yùn)維人員需要在2 h 內(nèi)將保護(hù)動(dòng)作信號、各保護(hù)的打印報(bào)告等報(bào)至調(diào)度繼電保護(hù)部門，以便最快地分析故障原因，第一時(shí)間對故障進(jìn)行處置。所以當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，保護(hù)動(dòng)作報(bào)告獲取的速率，就意味著故障分析處置的速率。然而目前保護(hù)裝置動(dòng)作信息獲取的方式依然十分落后，還是依靠人工方式，到變電站利用紙質(zhì)針孔打印機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場打印調(diào)取動(dòng)作報(bào)文波形及現(xiàn)場運(yùn)行定值，掃描后再傳遞給繼電保護(hù)管理部門。針孔打印機(jī)在打印過程中易出現(xiàn)色帶干澀、卡紙、內(nèi)容缺失等情況，對保護(hù)報(bào)文調(diào)取及定值比對造成了較大的阻礙，整個(gè)過程費(fèi)時(shí)費(fèi)力效率低下。特別是無人值守變電站，來回車程及現(xiàn)場打印時(shí)間往往較長，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)實(shí)要求，急需一種能夠安全、快速地收集保護(hù)動(dòng)作信息的技術(shù)手段。

1 問題分析

目前人工調(diào)取繼電保護(hù)動(dòng)作報(bào)文波形存在的問題主要有兩大點(diǎn)：一是整個(gè)獲取時(shí)間較長，二是紙質(zhì)打印波形的文件效果較差。對依靠人工方式調(diào)取繼電保護(hù)動(dòng)作報(bào)文波形的總耗時(shí)進(jìn)行了初步分析，以確定減少耗時(shí)的方法。

表1 為變電站繼電保護(hù)動(dòng)作報(bào)文波形調(diào)取的總耗時(shí)的初步統(tǒng)計(jì)。從表1 可以看出調(diào)取動(dòng)作報(bào)文波形時(shí)間主要消耗在往返車程、現(xiàn)場打印、定值核對以及掃描存檔上，整個(gè)耗時(shí)一般都超出2 h，不滿足調(diào)度相關(guān)要求，并且現(xiàn)場打印故障波形時(shí)，針孔打印機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)卡紙、色帶干澀、打印錯(cuò)位、內(nèi)容缺失等問題，不僅耽誤時(shí)間而且使得打印效果大打折扣。

表1 各變電站現(xiàn)場一次打印工作總耗時(shí)統(tǒng)計(jì) min

2 解決思路

針對上述分析的問題，下面主要解決調(diào)取繼電保護(hù)故障波形獲取時(shí)間較長和紙質(zhì)打印波形的文件效果較差兩大問題，解決整個(gè)問題的思路見圖1。

圖1 提出一種能夠自動(dòng)打印、自動(dòng)報(bào)送、自動(dòng)核對的電子故障波形的技術(shù)方案，能夠解決目前人工調(diào)取波形費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效果差的缺點(diǎn)，是最優(yōu)的技術(shù)方案。但是由于定值核對時(shí)間平均只有15 min，對整個(gè)動(dòng)作報(bào)文收集所用時(shí)間占比較少，且自動(dòng)核對技術(shù)需要統(tǒng)一紙質(zhì)定值單與打印定值單相關(guān)定值描述，定值提取需要采用圖像識別技術(shù)及比對技術(shù)，識別率還有待提高，故綜合考慮在此只解決自動(dòng)打印、自動(dòng)報(bào)送及電子化問題，對于核對定值仍然采用人工方式。下面按照這樣的解決思路來開發(fā)一套繼電保護(hù)動(dòng)作信息遠(yuǎn)程集中打印系統(tǒng)。

圖1 遠(yuǎn)程打印系統(tǒng)技術(shù)思路

3 技術(shù)方案

3.1 打印數(shù)據(jù)獲取方案

要實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的預(yù)期目標(biāo)首先要對保護(hù)的打印信息進(jìn)行采集和存儲(chǔ)。采用與保護(hù)通信的方式可以調(diào)取任意的信息，但是存在安全隱患，而且各保護(hù)廠家的協(xié)議都不盡相同，對數(shù)據(jù)進(jìn)行解析和傳輸也比較困難。所以最終選擇從保護(hù)的的打印口，利用保護(hù)的自動(dòng)打印功能從保護(hù)中獲取打印數(shù)據(jù)。這樣得到的數(shù)據(jù)不僅完全和現(xiàn)場直接打印得到的數(shù)據(jù)一致，而且裝置只被動(dòng)接受不與保護(hù)進(jìn)行互動(dòng)通信，更加安全可靠。

3.2 站內(nèi)集中方案

保護(hù)裝置的打印口屬于串口不適合長距離的通信，如果直接使用串口通信的方式將站內(nèi)所有的打印設(shè)備進(jìn)行集中是不可行的。所以專門設(shè)計(jì)了采集裝置對采集的串口數(shù)據(jù)進(jìn)行就地存儲(chǔ)并通過千兆以太網(wǎng)集中到站內(nèi)集中打印服務(wù)器，將站內(nèi)所有保護(hù)裝置的打印功能集中到集中打印服務(wù)器上，不僅速度快，而且安全可靠。

3.3 遠(yuǎn)程傳輸方案

考慮網(wǎng)絡(luò)安全和建設(shè)成本等綜合因素，選擇通過站內(nèi)原有的非實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)通道進(jìn)行傳輸。只需要在站端和調(diào)度端各申請一個(gè)內(nèi)網(wǎng)的IP 就可以通過內(nèi)網(wǎng)將打印數(shù)據(jù)從站端傳輸?shù)秸{(diào)度端。該方案不需要單獨(dú)搭建網(wǎng)絡(luò)，不僅降低了建設(shè)成本和時(shí)間，而且全程在內(nèi)網(wǎng)中傳輸，有內(nèi)網(wǎng)防火墻的防護(hù)，網(wǎng)絡(luò)安全得到了保障。

3.4 操作系統(tǒng)選擇

站內(nèi)集中打印后臺和調(diào)度遠(yuǎn)傳后臺均基于擁有我國獨(dú)立自主產(chǎn)權(quán)的定值Linux 系統(tǒng)開發(fā)和使用，安全穩(wěn)定符合南網(wǎng)對內(nèi)網(wǎng)電腦操作系統(tǒng)的相關(guān)規(guī)定。另外安裝了CentOS 桌面系統(tǒng)，操作簡單，方便運(yùn)維人員快速上手使用。

4 總體結(jié)構(gòu)

4.1 站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

變電站繼電保護(hù)智能集中打印系統(tǒng)，包括打印信息采集裝置、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和站內(nèi)打印服務(wù)器。圖2 是動(dòng)作信息遠(yuǎn)程打印系統(tǒng)站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

圖2 遠(yuǎn)程打印系統(tǒng)站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

通過連接在每臺保護(hù)裝置打印口上的打印信息采集裝置，獲取保護(hù)裝置的打印數(shù)據(jù)(只收不發(fā))，再通過交換機(jī)和預(yù)先布置的網(wǎng)線，將站內(nèi)所有打印裝置的打印信息都集中到站內(nèi)的集中打印服務(wù)器上，通過集中打印后臺進(jìn)行查看和打印等操作。

4.2 遠(yuǎn)傳網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

采集裝置接收到打印數(shù)據(jù)之后，將數(shù)據(jù)上傳至站內(nèi)的集中打印服務(wù)器進(jìn)行編號管理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。調(diào)度端安裝的遠(yuǎn)傳后臺通過內(nèi)網(wǎng)Ⅱ段的非實(shí)時(shí)通道與站內(nèi)集中打印服務(wù)器進(jìn)行通信，在后臺通過操作指令進(jìn)行數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程調(diào)取和遠(yuǎn)程管理。網(wǎng)絡(luò)傳輸通過內(nèi)網(wǎng)防火墻，無網(wǎng)絡(luò)安全隱患。

5 實(shí)施效果

該系統(tǒng)通過對變電站內(nèi)繼電保護(hù)裝置配套的打印設(shè)備進(jìn)行改造，改變站內(nèi)目前打印設(shè)備老舊、打印工作模式落后帶來的各種問題。在站內(nèi)實(shí)現(xiàn)集中打印、智能打印，在調(diào)度端機(jī)房也能遠(yuǎn)程調(diào)取保護(hù)裝置的打印數(shù)據(jù)，從而能更快的分析故障原因，第一時(shí)間對故障進(jìn)行處置，大大提高事故處理的工作效率，減少人力物力資源的投入。

打印系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)合理，涵蓋的打印項(xiàng)目完整、分類清晰、操作簡單方便，打印出的文件內(nèi)容清晰完整，和傳統(tǒng)打印機(jī)相比完全不會(huì)出現(xiàn)內(nèi)容缺失、字跡模糊、打印錯(cuò)位、打印卡紙等等極其影響現(xiàn)場人員工作效率的問題，而且大大節(jié)省了交通、人工、設(shè)備和時(shí)間成本。應(yīng)用該系統(tǒng)后的工作效率比改造前提升了74 %左右，工作成本降低了80 %左右，達(dá)到了設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)，取得了良好的使用效果。

6 結(jié)論

針對目前變電站繼電保護(hù)動(dòng)作信息報(bào)文調(diào)取存在的費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效果差問題，對調(diào)取報(bào)文耗時(shí)長以及針孔打印機(jī)存在的問題做了詳細(xì)分析，提出了利用保護(hù)裝置打印機(jī)串口線實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、自動(dòng)、電子化打印的方案。該技術(shù)方案的實(shí)施后，繼電保護(hù)裝置動(dòng)作后動(dòng)作信息遠(yuǎn)程集中打印系統(tǒng)大大節(jié)省了調(diào)取報(bào)文所花費(fèi)的時(shí)間，并且電子化的動(dòng)作信息報(bào)文相對于紙質(zhì)打印掃描件顯示效果大大提升。該方案總體上解決了目前調(diào)取報(bào)文時(shí)間長、效果差的問題，為繼電保護(hù)動(dòng)作信息調(diào)取提供了一種高效、便捷的技術(shù)嘗試。